Academic Journal
Analysis of temperatures in the cutting zone and cutting forces during blade processing of cast iron with vermicular graphite
| Τίτλος: | Analysis of temperatures in the cutting zone and cutting forces during blade processing of cast iron with vermicular graphite |
|---|---|
| Πηγή: | Technical Engineering; No. 1(95) (2025); 19-23 Техническая инженерия; № 1(95) (2025); 19-23 Технічна інженерія; № 1(95) (2025); 19-23 |
| Στοιχεία εκδότη: | Державний університет "Житомирська політехніка", 2025. |
| Έτος έκδοσης: | 2025 |
| Θεματικοί όροι: | теплопровідність, мінералокераміка, cutting forces, сили різання, FEM-моделювання, cubic boron nitride, mineral ceramics, кубічний нітрид бору, vermicular graphite cast iron, thermal conductivity, чавун з вермикулярним графітом, FEM modeling, температура різання, cutting temperature |
| Περιγραφή: | The article analyzes the influence of the morphology of graphite inclusions and the physical and mechanical properties of cast irons on the temperature and force conditions in the cutting zone during blade processing. The features of machining gray cast iron (GI), cast iron with vermicular graphite (CVG), and high-strength cast iron with spheroidal graphite (HSG), which are widely used in machine elements operating under high thermomechanical loads, are considered. A comparative analysis of cutting temperatures and force components for GC, VCG, and HCG is performed based on experimental and modeled data presented in scientific studies. It has been established that SG is characterized by increased hardness and reduced thermal conductivity, which complicates heat dissipation, contributes to local overheating of the cutting zone, and intensifies tool wear. It has been shown that with an increase in cutting speed, feed rate, and machining depth, there is an increase in temperature and cutting forces, especially under dry machining conditions. FEM modeling confirmed the effectiveness of this approach for predicting the stress-strain state, but requires consideration of cutting edge wear and real heat transfer conditions to improve accuracy. Particular attention is paid to evaluating the effectiveness of modern cooling technologies. In particular, the use of the ScCO₂-MQL system allows to significantly reduce the temperature in the cutting zone, stabilize the process, and increase tool stability during high-speed milling of cast iron with vermicular graphite. У статті проаналізовано впив морфології графітових включень та фізико-механічних властивостей чавунів на температурно-силовий стан у зоні різання при лезовій обробці. Розглянуто особливості обробки сірих чавунів (СЧ), чавунів з вермикулярним графітом (ЧВГ) і високоміцних чавунів з кулястим графітом (ВЧК), що широко застосовуються в елементах машин, які працюють в умовах високих термомеханічних навантажень. Проведено порівняльний аналіз температур різання та складових сил для СЧ, ЧВГ і ВЧК на основі експериментальних та модельованих даних, наведених у наукових дослідженнях. Встановлено, що ЧВГ характеризується підвищеною твердістю та зниженою теплопровідністю, що ускладнює тепловідведення, сприяє локальному перегріванню зони різання та інтенсифікує зношування інструмента. Показано, що зі зростанням швидкості різання, подачі та глибини обробки спостерігається підвищення температури та сил різання, особливо в умовах сухої обробки. FEM-моделювання підтвердило ефективність такого підходу для прогнозування напружено-деформованого стану, однак вимагає врахування зношування ріжучої кромки та реальних умов теплообміну для підвищення точності. Окрему увагу приділено оцінці ефективності сучасних охолоджувальних технологій. Зокрема, застосування системи ScCO₂-MQL дозволяє суттєво знизити температуру в зоні різання, стабілізувати процес та збільшити стійкість інструмента при високошвидкісному фрезеруванні ЧВГ. |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | Ukrainian |
| ISSN: | 2706-5847 2707-9619 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | https://ten.ztu.edu.ua/article/view/333684 |
| Rights: | CC BY NC |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.scientific.p..65c27c5ba36adcfdead6e23d0e34ac23 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| ISSN: | 27065847 27079619 |
|---|